Spatial and temporal mismatch of ecological interactions resulting from climate change
Desacoples espaciales y temporales de las interacciones ecológicas resultantes del cambio climatico
Principal investigator
Irene Mendoza
Financial institution
MIN CIENCIA E INNOVACION
Fecha de inicio
Fecha de fin
Code
PID2020-115129RJ-I00
Department
Ecology and Evolution
Brief description
El cambio global sin precedentes que experimentamos actualmente como consecuencia de las actividades humanas (que incluye al cambio climático y al cambio de usos del suelo) no solo es responsable de una reducción de la biodiversidad en términos de pérdida de especies, sino también debido a la extinción de las interacciones entre ellas. Estas interacciones ecológicas estructuran la biodiversidad y son fundamentales para la red de la vida. Para que dos especies puedan interaccionar, necesitan cumplir un requisito básico: deben coincidir en el espacio y en el tiempo. Aunque tenemos evidencia científica de que las especies ya han cambiado sus ciclos de vida (tales como la migración de las aves o los tiempos de fructificación) o sus áreas de distribución geográfica debido al cambio climático, todavía desconocemos si estos cambios resultarán en el desacople entre especies interactuantes. Nuevos avances en el análisis de redes, así como la existencia de nuevas tecnologías aplicadas al seguimiento de la biodiversidad nos han facilitado el camino para poder emprender este objetivo tan ambicioso. Centrándonos en la dispersión de semillas por aves frugívoras, el proyecto MISMATCH tiene como objetivo mapear y modelar los desacoples de las interacciones ecológicas resultantes de cambios fenológicos o en el área de distribución, usando
un gradiente altitudinal con diferentes tipos de ecosistemas meditérraneos del S de España como estudio de caso. Las preguntas específicas son: 1) ¿Qué cambios fenológicos están teniendo lugar actualmente en las poblaciones de especies de fruto carnoso y aves frugívoras del S de España como consecuencia del cambio climático? 2) ¿Cómo podemos subir de escala desde observaciones de suelo hasta el sensoramiento remoto para documentar los cambios fenológicos a largas escalas espacio-temporales?; 2) ¿Están resultando los cambios fenológicos inducidos por el clima en un desacople entre la dispersión de las semillas y la producción de frutos? Y si lo están, ¿cuál es la frecuencia y extensión de estos desacoples? 4) ¿Cuáles son las consecuencias para la coexistencia de las especies de los desacoples fenológicos y cómo podemos predecirlos? Este proyecto combina aproximaciones clásicas de campo para el seguimiento de las especies y la fenología con últimas tecnologías de imágenes digitales por fenocámaras o aviones no tripulados (drones) aplicadas al estudio de las interacciones entre aves y plantas, junto con aproximaciones analíticas avanzadas que incluyen las redes multicapas y los modelos de predicción. Esta poderosa combinación de aproximaciones metodológicas junto a la gran escala espacio-temporal abordada garantizan una alta viabilidad del proyecto, añadido a la dilatada experiencia de la IP y el equipo investigador en el estudio de interacciones ecológica, seguimiento de la diversidad y sensoramiento remoto. Debido a las tasas aceleradas de cambio climático a las que nos estamos enfrentando, tener un mejor entendimiento de los cambios en las interacciones producidos por el cambio climático tiene un gran impacto en la sociedad, ya que nos permite detectar y responder a las amenazas ambientales.
The unprecedented environmental change produced by human activities (including climate and land-use change) is not only reducing biodiversity in terms of loss in the number of species, but also by the extinction of interactions among them. Ecological interactions, such as animal-mediated seed dispersal, structure biodiversity, and are pivotal for sustaining the Web of Life. For two species to be able to interact, they need to match in space and time. While we have evidence that species are changing their geographic ranges and life-cycle timing (e.g., bird migration, fruiting time) as a consequence of climate change, it remains unclear whether these changes will result in spatiotemporal mismatches among interacting species. Analytical advances in the study of ecological networks and new technologies applied to biodiversity monitoring have paved the way to bridging this gap. By focusing on seed dispersal by avian frugivores, the
MISMATCH project aims to map and model bird-fruit mismatches resulting from climate-induced shifts in phenology and geographic ranges. We will focus on several Mediterranean-type ecosystems along an altitudinal gradient in southern Spain to address the following research questions:1) What phenological changes in fleshy-fruited plants and frugivorous birds are currently taking place in S Spain as a consequence of climate change? 2) How can we scale up from on-the-ground phenology to remote observations for assessing phenological shifts over large spatial scales? 3) Are these climate-change-induced phenological shifts resulting in a mismatch between seed dispersal and fruit production? If so, what are the frequency and extent of these mismatches 4) What are the consequences of interaction mismatches for species coexistence and how can we forecast them? The proposal blends expertise from classical field monitoring and state-of-the-art technologies such as digital images from phenocams and unmanned aerial vehicles, combined with cutting-edge analytical tools, including multilayer network analyses and forecasting modeling. This powerful combination of methodological approaches together with large temporal and spatial-scale analyses will guarantee high-impact results of
the proposal. The experience of the IP and work team on the study of plant-animal interactions, phenological monitoring, and remote sensing provides a strong basis for the viability of the work plan. Given the accelerated rates of climate change that we are currently living in, having a better understanding of changes in ecological interactions has a major societal impact in order to detect and respond to environmental threats.
un gradiente altitudinal con diferentes tipos de ecosistemas meditérraneos del S de España como estudio de caso. Las preguntas específicas son: 1) ¿Qué cambios fenológicos están teniendo lugar actualmente en las poblaciones de especies de fruto carnoso y aves frugívoras del S de España como consecuencia del cambio climático? 2) ¿Cómo podemos subir de escala desde observaciones de suelo hasta el sensoramiento remoto para documentar los cambios fenológicos a largas escalas espacio-temporales?; 2) ¿Están resultando los cambios fenológicos inducidos por el clima en un desacople entre la dispersión de las semillas y la producción de frutos? Y si lo están, ¿cuál es la frecuencia y extensión de estos desacoples? 4) ¿Cuáles son las consecuencias para la coexistencia de las especies de los desacoples fenológicos y cómo podemos predecirlos? Este proyecto combina aproximaciones clásicas de campo para el seguimiento de las especies y la fenología con últimas tecnologías de imágenes digitales por fenocámaras o aviones no tripulados (drones) aplicadas al estudio de las interacciones entre aves y plantas, junto con aproximaciones analíticas avanzadas que incluyen las redes multicapas y los modelos de predicción. Esta poderosa combinación de aproximaciones metodológicas junto a la gran escala espacio-temporal abordada garantizan una alta viabilidad del proyecto, añadido a la dilatada experiencia de la IP y el equipo investigador en el estudio de interacciones ecológica, seguimiento de la diversidad y sensoramiento remoto. Debido a las tasas aceleradas de cambio climático a las que nos estamos enfrentando, tener un mejor entendimiento de los cambios en las interacciones producidos por el cambio climático tiene un gran impacto en la sociedad, ya que nos permite detectar y responder a las amenazas ambientales.
The unprecedented environmental change produced by human activities (including climate and land-use change) is not only reducing biodiversity in terms of loss in the number of species, but also by the extinction of interactions among them. Ecological interactions, such as animal-mediated seed dispersal, structure biodiversity, and are pivotal for sustaining the Web of Life. For two species to be able to interact, they need to match in space and time. While we have evidence that species are changing their geographic ranges and life-cycle timing (e.g., bird migration, fruiting time) as a consequence of climate change, it remains unclear whether these changes will result in spatiotemporal mismatches among interacting species. Analytical advances in the study of ecological networks and new technologies applied to biodiversity monitoring have paved the way to bridging this gap. By focusing on seed dispersal by avian frugivores, the
MISMATCH project aims to map and model bird-fruit mismatches resulting from climate-induced shifts in phenology and geographic ranges. We will focus on several Mediterranean-type ecosystems along an altitudinal gradient in southern Spain to address the following research questions:1) What phenological changes in fleshy-fruited plants and frugivorous birds are currently taking place in S Spain as a consequence of climate change? 2) How can we scale up from on-the-ground phenology to remote observations for assessing phenological shifts over large spatial scales? 3) Are these climate-change-induced phenological shifts resulting in a mismatch between seed dispersal and fruit production? If so, what are the frequency and extent of these mismatches 4) What are the consequences of interaction mismatches for species coexistence and how can we forecast them? The proposal blends expertise from classical field monitoring and state-of-the-art technologies such as digital images from phenocams and unmanned aerial vehicles, combined with cutting-edge analytical tools, including multilayer network analyses and forecasting modeling. This powerful combination of methodological approaches together with large temporal and spatial-scale analyses will guarantee high-impact results of
the proposal. The experience of the IP and work team on the study of plant-animal interactions, phenological monitoring, and remote sensing provides a strong basis for the viability of the work plan. Given the accelerated rates of climate change that we are currently living in, having a better understanding of changes in ecological interactions has a major societal impact in order to detect and respond to environmental threats.